环境催化作业

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1、2010级环境工程工程硕士高玉春学号：MP1025005环境催化作业：环境催化1.环境催化的概述1.1环境催化的定义环境催化至今都没有明确的定义，,给出其定义有一定的困难，但是根据一些专家的理解，环境催化应该包括认为的环境催化和自然界中自发的环境催化[1,2]，认为的环境催化内容仅限于在以下的过程中研究和使用的催化科学和技术：消除已经产生的污染物；减少能源转化过程中有害物质的产生；将废物转化为有用之物。自发的环境催化可以将整个地球大气层看成一个光和热的反应器，因限于研究和地球表面以及大气颗粒物有关的非均

2、相大气化学中的界面催化过程[3]。1.2环境与催化中国以及世界上其他国家颁布的环境保护法规对环境一词的界定有所不同，《中华人民共和国环境保护法》把环境定义为：影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，包括大气，水，海洋，土地，矿藏，森林，草原，野生动物，自然保护区，风景名胜，城市和乡村等[4]。事实上，人类生存的环境是十分庞大而复杂的的系统，包括自然环境和社会环境。化学反应物要想发生化学反应，必须使其化学键发生改变，改变或者断裂化学键需要一定的能量支持，能使化学键发生改变所需要的最低

3、能量阈值称之为活化能，而催化剂通过降低化学反应物的活化能而使化学反应更易进行，且大大提高反应速率[5]。催化的概念是1836年由瑞典化学家Berzelius提出来的，催化科学和技术取得了很大的进步，成为现在工业文明的重要基石之一[6]，80%以上的化学工业涉及及催化技术，发达国家的GDP的20%至30%来源于催化技术直接和间接的贡献。2．室内空气催化净化2.1室内空气净化的起因目前室内空气的污染程度甚至是室外空气的5-10倍，室内空气污染已成为影响生活质量的主要部分。城市居民的生活时间大约有90%是在室

4、内度过的，因此室内空气污染与人们的身体健康密切相关[7]。控制室内空气污染的主要途径有3种途径：一是消除污染源；二是加强室内空气流通；三是净化污染物。通过净化技术来控制室内污染就成为改善室内环境的有效手段。2.2室内空气污染物的种类和危害室内空气污染物主要分为几类：化学污染物，室内化学污染物主要有甲醛，三氯乙烯，氨气，苯系物，臭氧，二氧化硫[8,9]，一氧化碳，二氧化碳，氮氧化物，尼古丁，焦油和氰化氢等，在室内空气中多达数十种以上，特别是室内不通风条件不良时，这些气体污染物就会在室内累计，浓度升高，造成

5、室内空气严重污染；物理污染物，室内几乎所有空间都存在花粉，孢子，人或动物的毛发，灰尘，烟草烟雾等等，在空气中形成悬浮物颗粒，刺激眼，鼻，喉，烟草烟雾还含大量多环芳烃等化学致癌物，可诱发癌症；挥发性污染物，VOCs是一大类重要的室内污染物，室内空气中科检测出900多种VOCs和二恶英[10,11]。VOCs浓度高时会引起头痛头晕以及中枢神经系统、肝脏、肾脏等的严重危害[12,13]；微生物污染物，在室内温暖潮湿的地方，容易滋生细菌，真菌和霉菌，产生过敏、哮喘及传染病症状，这些难以直接被感觉到，但对身体危害

6、最大，必须进行控制和净化；还有放射性污染物。2.3光催化氧化光催化的原理是基于光催化剂在光照条件下促进反应物进行的催化氧化还原反应。进入20世纪80年代，光催化在环境净化和有机合成反应中的应用发展迅速，已经成为日益受到严重的一项治理污染新技术[14-16]。据报道，室内多种气相有机污染物及微生物都可被光催化氧化过程分解和灭杀。作为科学用语“光催化”一词，由“光+催化”组成，顾名思义，光催化反应意指催化剂在吸收光时发生的化学反应，由于光催化剂多半为半导体，也出现了“半导体光催化反应”一词，用以区分色素和金

7、属络合物等吸收光的光化学反应体系。光催化还原反应多以n型半导体为催化剂，其中二氧化钛的化学性质和光化学性质均十分稳定，并且无毒廉价，资源充分，以其为光催化剂的光催化反应技术也应急扩展到很多领域。在光催化反应体系中，催化剂的选择、光催化反应器的设计和反应条件的优化是提高污染物光催化降解效率的关键。用于光催化反应的催化材料有颗粒粉体、薄膜、复合掺杂等几种形态，相应的配制方法有很多，按照制备条件的差异，大致分为溶液法和气相法两大类。反应器的设计是光催化氧化反应技术应用化的关键，用于处理室内空气污染的反应器，应

8、具有相对较高的气体流速，反应器内部结构能够满足催化剂与气体污染物之间的充分接触，存在相对较小的压力差，光催化氧化还原空气中污染物的反应器研究逐渐发展起来，并且在日本、欧美、等国家实现了应用[15]，其中蜂窝层格式、流化床式、管式反应器是3种最具有代表性的反应器装置。影响光催化学活性因素有催化剂的晶型结构；粒径与比表面积；助催化剂。3．移动源燃烧排放的催化净化3.1移动污染源的概述移动污染源是位置可以移动的污染源，比如汽车、轮船、火车、飞机等